[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/bbcode.php on line 472: preg_replace(): The /e modifier is no longer supported, use preg_replace_callback instead
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/session.php on line 916: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /includes/functions.php:2949)
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/functions.php on line 3543: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /includes/functions.php:2949)
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/functions.php on line 3545: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /includes/functions.php:2949)
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/functions.php on line 3546: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /includes/functions.php:2949)
[phpBB Debug] PHP Notice: in file /includes/functions.php on line 3547: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /includes/functions.php:2949)
www.aso-motorsport.com • Перегляд теми - ОСНОВИ ТУРБОНАДУВУ
ТЮНІНГ АВТОМОБІЛІВ TУРБО-ІНЖЕНІРІНГ ДРАГ ДРІФТ КІЛЬЦЕ РАЛІ     ASO-motorsport     AUTO-TUNING TURBO-ENGINEERING DRAG DRIFT TIMEATACK RALLY
 * Реєстрація * Допомога    * Пошук * Вхід 
  Сьогодні: 12 грудня 2017, 22:38 

Часовий пояс UTC + 2 годин [ DST ]




Створити нову тему Відповісти  [ 8 повідомлень ] 
Автор Повідомлення
 Тема повідомлення: ОСНОВИ ТУРБОНАДУВУ
Нове повідомленняДодано: 20 листопада 2010, 11:50 
Офлайн
турбоджидай
Аватар користувача

З нами з: 29 жовтня 2006, 03:19
Повідомлення: 1767
Звідки: Lviv
Основні принципи роботи турбодвигуна.

Як відомо, потужність двигуна пропорційна кількості паливоповітряної суміші, що потрапляє в циліндри. За інших рівних складових, двигун більшого об'єму пропустить через себе більше повітря і, відповідно, видасть більше потужності, ніж двигун меншого об'єму. Якщо нам потрібно, щоб маленький двигун видавав потужності як великий або ми просто хочемо, щоб великий видавав ще більше потужності, нашим основним завданням стане помістити більше повітря в циліндри цього двигуна. Природно, ми можемо допрацювати головку блоку і встановити спортивні розпредвали, збільшивши продувку і кількість повітря в циліндрах на високих оборотах. Ми навіть можемо залишити кількість повітря незмінним, але підняти ступінь стиснення нашого мотора і перейти на більш високий октан палива, тим самим піднявши ККД системи. Всі ці способи дієві і працюють у разі, коли потрібне збільшення потужності становить 10-20%. Але коли нам потрібно кардинально змінити потужність мотора - найефективнішим методом буде використання турбокомпресора.

Яким же чином турбокомпресор дозволить нам отримати більше повітря в циліндрах нашого мотора? Давайте поглянемо на наведену нижче діаграму:

Зображення


Розглянемо основні етапи проходження повітря в двигуні з турбокомпресором:

- Повітря проходить через повітряний фільтр (не показаний на схемі) і потрапляє на вхід турбокомпресора (1)
- Усередині турбокомпресора повітря стискується і при цьому збільшується кількість кисню в одиниці об'єму повітря. Побічним ефектом будь-якого процесу стиснення повітря є його нагрівання, що дещо знижує його щільність.
- З турбокомпресора повітря надходить в інтеркулер (3) де охолоджується і в основній мірі відновлює свою температуру, що крім збільшення щільності повітря, веде ще й до меншої схильності до детонації нашої майбутньої паливоповітряної суміші.
- Після проходження інтеркулера повітря проходить через дросель, потрапляє у впускний колектор (4) і далі на такті впуску - в циліндри нашого двигуна.
Обсяг циліндра є фіксованою величиною, зумовленої його діаметром і ходом поршня, але так як тепер він заповнюється стисненим повітрям турбокомпресором, кількість кисню, що заходить в циліндр стає значно більше ніж у випадку з атмосферним мотором. Більша кількість кисню дозволяє спалити більшу кількість палива за такт, а згорання більшої кількості палива веде до збільшення потужності двигуна.
- Після того як паливо-повітряна суміш згоріла в циліндрі, вона на такті випуску йде у випускний колектор (5), де цей потік гарячого (500С-1100С) газу потрапляє в турбіну (6)
- Проходячи через турбіну, потік вихлопних газів обертає вал турбіни на іншій стороні якого знаходиться компресор, і, тим самим здійснює роботу зі стиснення чергової порції повітря. При цьому відбувається падіння тиску і температури вихлопного газу, оскільки частина його енергії пішла на забезпечення роботи компресора через вал турбіни.

Нижче наведена схема внутрішнього устрою турбокомпресора:

Зображення


Залежно від конкретного мотора і його компонування під капотом, турбокомпресор може мати додаткові вбудовані елементи, такі як Wastegate і Blow-Off. Розглянемо їх докладніше:

Blow-off
Блоуофф (перепускний клапан) - це пристрій встановлений в повітряній системі між виходом з компресора і дросельною заслонкою з метою не допустити вихід компресора на режим surge. У моменти, коли дросель різко закривається, швидкість потоку і витрата повітря в системі різко падає, при цьому турбіна ще деякий час продовжує обертатися за інерцією зі швидкістю яка не відповідає новій витраті повітря. Це викликає циклічні стрибки тиску за компресором і чутний характерний звук проривається через компресор повітря. Surge з часом призводить до виходу з ладу опорних підшипників турбіни, через значне навантаження на них у цих перехідних режимах. Блоуофф використовує комбінацію тисків у колекторі і встановленої в ньому пружини щоб визначити момент закриття дроселя. У разі різкого закриття дроселя блоуофф скидає в атмосферу зайве повітря в повітряному тракті, надлишок тиску і тим самим рятує турбокомпресор від пошкодження.

Wastegate:
Являє собою механічний клапан встановлений на турбінної частини або на випускному колекторі і забезпечує контроль за створюваним турбокомпресором тиском. Деякі дизельні мотори використовують турбіни без вейстгейтів. Тим не менше, переважна більшість бензинових моторів обов'язково вимагають його наявності. Основним завданням вейстгейта є забезпечувати вихлопних газів можливість виходу з системи в обхід турбіни. Пускаючи частину газів в обхід турбіни, ми контролюємо кількість енергію газів, яке йде через вал на компресор і, тим самим, управляємо тиском наддуву, створюваним компресором. Як правило, вейстгейт використовує тиск наддуву і тиск вбудованої пружини, що б контролювати обхідний потік вихлопних газів.

Вбудований вейстгейт складається з дроселя, вбудованої в турбінний хаузінг (равлика), пневматичної актуатора, і тяги від актуатора до дроселя.

Зображення


Зовнішній гейт представляє собою клапан, що встановлюється на випускний колектор до турбіни. Перевагою зовнішнього гейта є те, що скинутий ним обхідний потік може бути повернутий у вихлопну систему далеко від виходу з турбіни або взагалі скинутий в атмосферу на спортивних автомобілях. Все це веде до поліпшення проходження газів через турбіну через відсутність різноспрямованих потоків в компактному обсязі турбінного хаузінга.

Зображення


Водяне і масляне забезпечення:
Шарикопідшипникові турбіни Garrett вимагають значно менше масла ніж втулкові аналоги. Тому установка маслянного рестриктора на вході в турбіну вкрай рекомендована, якщо тиск масла у вашій системі перевищує 4 атм. Злив масла повинен бути заведений у піддон вище рівня масла. Оскільки злив масла з турбіни відбувається природним шляхом під дією гравітації, вкрай важливо, щоб центральний картридж турбіни був орієнтований зливом масла вниз.

Частою причиною виходу з ладу турбін є закоксовка маслом в центральному картриджі. Швидка зупинка мотора після великих тривалих навантажень веде до теплообміну між турбіною і нагрітим випускним колектором, що у відсутності припливу свіжого масла і надходження холодного повітря в компресор веде до загального перегріву картриджа і закоксовке наявного в ньому масла.

Для мінімізації цього ефекту турбіни забезпечили водяним охолодженням. Водні шланги забезпечують ефект сифона знижуючи температуру в центральному картриджі навіть після зупинки двигуна, коли немає примусової циркуляції води. Бажано також забезпечити мінімум нерівномірності по вертикалі лінії подачі води, а також кілька розгорнути центральний картридж навколо осі турбіни на кут до 25 градусів.

Вибір турбіни.

Правильний підбір турбіни є ключовим моментом у будівництві турбомотора і заснований на багатьох даних. Самим основним фактом вибору є необхідна від мотора потужність. Важливо також вибирати цю цифру максимально реалістично для вашого мотора. Оскільки потужність мотора залежить від кількості паливоповітряної суміші, яка через нього проходить за одиницю часу, визначивши цільову потужність, ми приступимо до вибору турбіни здатної забезпечити необхідний для цієї потужності потік повітря.

Іншим вкрай важливим чинником вибору турбіни є швидкість її виходу на наддув й мінімальні обороти двигуна, на яких це відбувається. Менша турбіна або менший гарячий хаузінг дозволяють поліпшити ці показники, але максимальна потужність при цьому буде знижена. Тим не менш, за рахунок більшого робочого діапазону роботи двигуна і швидкого виходу турбіни на наддування при відкритті дроселя в цілому результат може бути значно краще, ніж при використанні більшої турбіни з великою піковою потужністю, але у вузькому верхньому діапазоні роботи мотора.

Втулкові і шарикопідшипникові турбіни.

Втулкові турбіни були найпоширенішими протягом довгого часу, тим не менш, нові і більш ефективні шарикопідшипникові турбіни використовуються все частіше. Шарикопідшипникові турбіни з'явилися як результат роботи Garrett Motorsport у багатьох гоночних серіях.

Зображення

Зображення


Чуйність турбіни на дросель в значній мірі залежить від конструкції центрального картриджа. Шарикопідшипникові турбіни Garrett забезпечують на 15% швидший вихід на наддува щодо їх втулкових аналогів, знижуючи ефект турбо-ями і наближаючи відчуття від турбо-мотора до атмосферного великооб'ємника.

Зображення


Шарикопідшипникові турбіни також вимагають значно меншого потоку масла через картридж для змащення підшипників. Це знижує ймовірність витоків масла через сальники. Такі турбіни менш вимогливі до якості масла і менш схильні до закоксовке після глушіння двигуна.

---

Термін Trim.

Trim це загальноприйнятий термін, використовуваний при описі турбінного або компресорного колеса турбіни. Наприклад, ви часто могли чути фразу "У мене стоїть турбіна GT2871R з 56 Trim". Так що ж це таке? Trim це величина, що показує співвідношення між індюсером (inducer) і ексдюсером (exducer) турбінного або компресорного колеса. Ще більш точно, це співвідношення їх площ.

Діаметр індюсера - це діаметр колеса крильчатки в тій її частині, де повітря входить в крильчатку, а ексдюсер це діаметр колеса, де повітря з неї виходить.

Конструкція турбіни така, що індюсер компресорного колеса менше ніж його ексдюсер, а турбінного - навпаки:

Зображення


Наприклад:
Турбіна GT2871R (Garrett part number 743347-2) має компресорне колесо з:
Діаметр індюсера: 53.1мм
Діаметр ексдюсера: 71.0мм

Таким чином Trim для нього буде:

Зображення


Trim крильчатки, як компресора, так і турбіни безпосередньо впливає на її продуктивність. Чим більше величина trim тим, як правило, більший потік повітря може пройти через крильчатку.

Поняття A / R хаузінга

A / R (Area / Radius) описує геометричну характеристику компресорного або турбінного хаузінга. Технічно A / R означає відношення перетину каналу хаузінга, поділ на відстань від центру валу до центру цього перерізу:

Зображення


Значення A / R має різний вплив на продуктивність турбінної частини та компресорної.

A / R компресора практично не впливає на його продуктивність. Як правило, хаузінгі з великим A / R застосовуються для оптимізації віддачі в додатках з малим наддувом, а хаузінгі з меншим A / R компресора використовуються для великих значень наддуву.

A / R турбіни, навпаки, значно впливає на її продуктивність, визначаючи її здатність пропустити той чи інший потік повітря. Використання меншої A / R збільшує швидкість потоку в турбінному хаузінгу, що приходить на турбінне колесо. Це дає можливість збільшити віддачу турбіни на низьких навантаженнях, призводить до більш швидкого відгуку на дросель і знижує значення мінімальних обертів двигуна, необхідних для виходу турбіни на робочий наддув. Тим не менше, менший A / R призводить до того, що газ потрапляє на крильчатку практично по дотичній, що зменшує максимальний потік газу який турбінне колесо здатне пропустити. Це також збільшує підпір газу перед турбіною, погіршує продувку мотора на високих оборотах, підвищує EGT і як результат усього цього знижує максимальну пікову потужність.

При виборі конкретного хаузінга для вашого мотора, в будь-якому випадку доводиться йти на компроміс балансуючи між раннім наддувом і піковою потужністю. Також треба враховувати внутрішню конструкцію хаузінга. Далека від оптимальної форма каналу, неточності лиття, можливі переходи з прямокутного перерізу на кругле - все це, певною, мірою впливає на ефективність гарячого хаузінга. Дослідним шляхом встановлено що, наприклад, турбінні хаузінгі TiAL з круглим входом мають кращу аеродинаміку і при тому ж A / R забезпечують кращу продувку на верхах у порівнянні з традиційними чавунними хаузінгамі з прямокутним входом.

Зображення


Також при виборі A / R слід брати до уваги ефективність усього випускного тракту після турбіни. Використання прямоточних вихлопних систем великого перерізу дозволяє використовувати трохи менший А / Р турбіни і при тій же пікової потужності отримати більш ранній вихід на надув.

Види випускних колекторів та їх вплив

В основному всі турбоколектори діляться на два типи: литі log-style і трубні зварні:

Зображення

Зображення


Дизайн турбоколектора досить складний процес тому дуже багато чинників повинно бути прийнято до уваги. Нижче наведені загальні поради для досягнення максимальної продуктивності:

- Намагайтеся використовувати максимально можливий радіус поворотів, тому що як кожен крутий вигин (Ранер) поглинає частину корисної енергії потоків газу.
- Домагайтеся рівної довжини ранерів для уникнення перехресного накладення вихлопних імпульсів.
- Уникайте різких змін перерізу (січення)
- У зведеннях ранерів уникайте різких кутів для збереження напряму і швидкості потоку
- Для кращої чуйності турбіни уникайте великих обсягів колектора, для більшої пікової потужності, навпаки, може бути використаний більший обсяг колектора
- Оптимально вибирайте довжину ранер і обсяг колектора в залежності від об'єму двигуна і діапазону оборотів на яких необхідно отримати найкращу віддачу

Литі колектора найчастіше застосовуються в заводських цивільних компонуваннях, в той час як зварні трубні колектори частіше застосовуються в спортивних варіантах моторів. Обидва види мають свої переваги і недоліки.

Литі колектори зазвичай дуже компактні і дешевші при масовому виробництві.

Трубні колектори можуть бути виготовлені в малих серіях або одиничних екземплярах для конкретного випадку і не вимагають такої складної попередньої організації виробництва як литі. Правильно розроблений і виготовлений трубний колектор забезпечує тривалий термін експлуатації і значне поліпшення продуктивності в порівнянні з литим log-style колектором.

Твінскрольні колектори

Твінскольний колектор може бути як литим так і зварним трубним і використовується в парі з відповідним твінскольним турбінним хаузінгом.

Зображення

Зображення


Призначення такої конструкції в черугванні циліндрів, чиї робочі цикли можуть перетинатися між собою і для кращого використання вихлопного імпульсу кожного циліндра.

Наприклад, на 4-х циліндровому моторі з порядком роботи циліндрів 1-3-4-2, циліндр # 1 починає свою фазу випуску поки ще не закінчена випускна фаза в циліндрі # 2, і його випускний клапан відкритий, а залежно від величини перекриття , в цей момент може бути відкритий і впускний клапан циліндра # 2. У нетвінскрольном колекторі імпульс високого тиску з циліндра # 1, потрапивши в колектор, збиває протягом потоку циліндра # 2 не дозволяючи йому добре продути у своїй початковій стадії впуску. Також при цьому, сам потік з циліндра # 1 втрачає частину своєї енергії.

Правильним компонуванням твінскрольного колектора, в даному випадку, буде згрупувати циліндри # 1 і # 4 в одній половині колектора, а циліндри # 2 і # 3 - в іншій.

Приклад твінскрольного турбінного хаузінга:

Зображення


Більш ефективне використання енергії вихлопних газів в твінскрольних системах веде до поліпшення чуйності турбіни на малих обертах і більшої потужності на великих.

Ступінь стиснення турбомоторів.

Перш ніж приступити до обговорення ступеня стиснення і тиску наддуву, важливо зрозуміти, що таке КНОК або детонація. Детонація - це небезпечний процес, викликаний спонтанним швидкоплинним згоранням паливоповітряної суміші в циліндрах. Цей процес викликає різкі та великі за величиною коливання тиску в камері згоряння, це приводить згодом до механічного руйнування поршневої групи і зносу вкладишів.

Основними чинниками, що викликають детонацію є:

- Природна схильність самого мотора до детонації. Оскільки всі мотори мають свої конструкційні особливості, немає простого й однозначної відповіді як краще. Форма камери згоряння, розташування в ній свічки запалювання, діаметр циліндра і ступінь стиснення, якість розпилу палива - все це впливає на схильність або, навпаки, стійкість конкретного мотора до детонації.

- Зовнішні умови. У турбомотора параметри всмоктуваного турбіною повітря, його температура і вологість, а також параметри повітря, який потрапляє в циліндри після турбіни, впливають на схильність до детонації. Чим вище наддування, тим більше температура повітря, що поступає в циліндри, і тим більше вірогідність виникнення детонації. Інтеркулер з гарною ефективністю охолодження стисненого повітря значно допомагає в боротьбі з детонацією.
- Октанове число палива. Октан - це величина показує стійкість палива до виникнення детонації. Октан типових цивільних бензинів знаходиться в діапазоні 92-98 одиниць. Спеціальні спортивні види палива мають октан 100-120 і вище одиниць. Чим вище октан, тим більше стійким є паливо до виникнення детонації.
- Налагодження блоку управління (ECU). Кут запалювання і співвідношення повітря / паливо значним чином впливає на схильність чи стійкість мотора до детонації в різних режимах.

Тепер, коли ми розібралися із загальними факторами пов'язаними з детонацією, поговоримо про ступінь стиснення. Ступінь стиснення (СС) визначена як:

Зображення

Де: CR - ступінь стиснення
Vd - об'єм циліндра
Vcv - об'єм камери згоряння

Зображення


СС заводських моторів буде різною для атмосферного і турбомотора. Наприклад стандартний заводський мотор Honda S2000 має СС рівну 11.1:1, в той час як турбомотор Subaru WRX має СС 8.8:1.

Існує багато факторів впливають на максимально допустиму СС. Ні одного простої відповіді якою вона має бути. У загальному випадку, СС повинна бути обрана максимально можливою для запобігання детонації, з одного боку, та забезпечення максимального ККД двигуна, з іншого. Чинниками впливають на вибір СС в кожному конкретному випадку є: октанове число палива, яке застосовується, тиск надуву, температура повітря в передбачуваних режимах експлуатації, форма камери згоряння, фази клапанного механізму і протитиск в колекторі.
Багато сучасних атмосферних моторів мають гарний дизайн камери згоряння і велику стійкість до детонації, що при правильному підборі блоку управління дозволяє встановлювати на них турбонадув не змінюючи заводську ступінь стиснення.

Звичайною практикою при турбуванні атмосферних моторів є збільшення потужності на 60-100% щодо заводський. Тим не менш, для високих значень наддуву вимагається зменшення заводський СС.

AFR або співвідношення повітря / паливо.

При обговоренні питання настройки двигуна, вибраний AFR, напевно, найбільш часте запитання. Правильний AFR має вкрай високий вплив на загальну продуктивність і надійність мотора і його компонентів.
AFR визначений як співвідношення кількості повітря котре зайшло в циліндр до кількості палива, що зайшло з повітрям . Стехіометрична суміш це суміш при якій відбувається повне згоряння палива. Для бензинових двигунів стехіометрією є співвідношення 14.7:1. Це означає що на кожну частину палива припадає 14.7 частин повітря.

Що означають поняття "бідна" і "багата" суміш? Більш низькі значення AFR означають меншу кількість повітря відносно палива і така суміш називається багатою. Аналогічно, великі значення AFR означають більше повітря щодо палива і називаються бідної сумішшю.

Наприклад:
15.0:1 = бідна
14.7:1 = Стехіометрична
13.0:1 = багата

Бідна суміш веде до підвищення температури горіння суміші. Багата - навпаки. В основному атмосферні мотори досягають максимальної віддачі на суміші, дещо багатші стехіометрії. На практиці її тримають в діапазоні 12:1 ... 13:1 для додаткового охолодження. Це хороший AFR для атмосферного мотора, але він може в деяких випадках бути вкрай небезпечним у випадку з турбомотором. Більш багата суміш знижує температуру в камері згоряння і підвищує стійкість до детонації, а також знижує температуру вихлопних газів і збільшує термін служби турбіни та колектора.

Реально при настройці існує три способи боротьби з детонацією:
- Зменшення тиску надуву
- Збагачення суміші
- Використання більш пізнього запалювання.

Завданням настройщика є пошук найкращого балансу цих трьох параметрів для отримання максимальної віддачі та ресурсу турбомотора.

---

Ця та наступна частина будуть дещо складніше перших двох, в них ми розглянемо складові компресорної карти, як оцінити "співвідношення тисків" і масова витрата повітря вашого двигуна, а так само як малювати точки на компресорній карті для правильного підбору турбокомпресора.
І. .. покладіть поруч з собою калькулятор - він вам знадобиться при вивченні цієї та наступної статті:)

Для початку позначимо і роз'яснимо деякі терміни, з якими нам доведеться зіткнутися в цій статті:

Поняття абсолютного і відносного тиску.

Під абсолютним тиском ми будемо розуміти тиск щодо повного вакууму. Відповідно воно може бути тільки більше або рівним нулю. На Землі на рівні моря воно прийнято рівним одній атмосфері або 1атм.

Під відносним тиском ми будемо розуміти тиск щодо атмосферного. Відповідно воно може бути як позитивним так і негативним, залежно від того більше або менше воно ніж атмосферне.

Давайте розглянемо їх на прикладі тиску у впускному колекторі двигуна. Всі напевно бачили в своєму житті прилади показують наддування. Такі прилади показують саме щодо тиск. На двигуні, що працює на холостому ходу, вони показують розрядження -0.65 ..- 0.75атм. На наддуванні ми можемо бачити значення 1.0 ... 2.0 і вище атмосфер. Все це значення відносного тиску. Абсолютні значення будуть завжди на 1.0 більше, оскільки ми повинні додати одну атмосферу атмосферного тиску, щодо якої прилад і показує свої значення.
Тобто на ХХ абсолютний тиск дорівнюватиме +0.25 .. +0.35, а на наддуванні, відповідно 2.0 .. 3.0.

Складові компресорної карти

Компресорна карта це графік, що описує конкретні характеристики компресора в різних режимах його роботи. Серед цих характеристик ми розберемо: ефективність компресора, діапазон масової витрати повітря, можливості роботи на різних тисках наддуву, а так само швидкість обертання валу турбіни.

Нижче наведена типова компресорна карта з назвами її складових.

Зображення


Розглянемо їх по порядку:

По вертикальній осі у нас розташований Pressure Ratio, або "співвідношення тисків", величина, що описується як відношення абсолютного тиску на виході з компресора до абсолютного тиску на його вході:

PR = Pcr / Pin

Де:
PR - співвідношення тисків
Pcr - абсолютний тиск на виході компресора
Pin - абсолютний тиск на вході компресора

* Дуже грубо кажучи ця величина просто показує у скільки разів компресор стиснув повітря.

Як розрахувати Pressure Ratio: Наприклад ми хочемо розглянути ситуацію роботи компресора при 0.7 атм наддуву в колекторі. Для початку згадаємо що "наддування" це відносне тиск, а ми скрізь оперуємо тільки абсолютним. Тому відразу додаємо до нього 1.0 атмосферного тиску і далі маємо на увазі що у нас 1.7атм абсолютного тиску у колекторі

. У нашому випадку, при нормальному атмосферному тиску на вході в турбіну, співвідношення тисків буде таким:

PR = Pcr / Pin = 1.7/1.0 = 1.7

Але насправді все дещо складніше. У зв'язку з наявністю в системі повітряного фільтра тиск на вході в компресор, як правило, дещо менше атмосферного. Залежно від розміру і якості фільтра воно може бути менше на 0.02-0.10атм. Допустимо у нас воно менше атмосферного на 0.05атм.

Тоді наша формула набуде такого вигляду:

PR = 1.7 / (1.0-0.05) = 1.7 / 0.95 = 1.79

Повторимо ще раз - для обчислення Pressure Ratio нам треба знати наддування для якого ми його вважаємо і розрядження на впуску перед компресором. Після цього

PR = (1.0 + тиск на виході компресора) / (1.0 - розрідження на впуску)

У разі спортивної машини без повітряного фільтра, ми можемо прийняти наш дільник завжди рівним одиниці і просто вважати PR = 1 + Тиск на виході.

Air Flow або витрата повітря

По горизонтальній осі у нас розташований "масова витрата повітря".

Це величина, що показує, масу повітря, що проходить за одиницю часу через компресор і, відповідно, далі через двигун. Історично це величина на компресорних картах виражається в lb / min або по-російськи у фунтах повітря за хвилину часу. Фунт це 0.45кг, а хвилина це 60 секунд:)

Оскільки, як ми вже проходили, потужність двигуна безпосередньо залежить від кількості паливо-повітряної суміші яка проходить через нього, масова витрата, це, одна з головних характеристик яку ми можемо отримати, вивчаючи компресорну карту. При проходженні через мотор 1 фунта повітря в хвилину, сучасні мотори виробляє в середньому 9-11 кінських сил потужності. Відповідно навіть побіжний погляд на компресорну карту може нам сказати, на яку потенційну потужність ми можемо розраховувати з цією турбіною. На наведеному вище прикладі, область роботи компресора закінчується приблизно на 52 фунтах, відповідно цю турбіну грубо можна відразу оцінити на 500 к.с.

Границя Surge

Кордон Surge це крайня ліва лінія компресорної карти. Робота компресора лівіше цієї межі, тобто за межами позначеної компресорної картою, пов'язана з нестабільністю повітряного потоку, сплесками і провалами наддуву. Тривала робота компресора в такому режимі призводить до передчасного виходу його з ладу на увазі великий змінного навантаження на підшипники і крильчатку компресора.

Зображення


Турбіна може потрапити в режим Surge в одному з двох випадків.

Перший найпоширеніший - при різкому закритті дроселя, коли масова витрата повітря через мотор різко падає, але турбіна все ще обертається досить швидко. Це миттєво перекидає нас вліво по компресорної карті в зону Surge. Але швидке спрацьовування Blow Off клапана відновлює витрата повітря через турбіни, випускаючи надлишок наддути повітря в атмосферу.

Другий випадок - виникнення Surge на режимі повного навантаження, зазвичай на низьких обертах, коли турбіна тільки починає виходити на наддування. Він значно більш небезпечний, оскільки може тривати відносно довго, особливо на високих передачах. Як правило, це пов'язано з дуже великою швидкістю обертання турбіни і великому створюваному тиску в компресорі, при відносно малому загальній витраті повітря через мотор. Зазвичай спостерігається на гібридах з маленькою гарячої частиною, маленьким A / R гарячої частини і великий компресорної частиною.

Ще одним способом, що допомагає знизити ймовірність потрапляння компресора в зону Surge є використання компресорного хаузінга з так званим "Ported Shroud". Фактично це обвідні повітряні канали, вбудовані в компресорний хаузінг:

Зображення


Завдяки цим каналам вдається змістити кордон Surge лівіше по компресорної карті, за рахунок того що частина повітря може вийти з компресора тому під впуск. Це дозволяє при інших рівних використовувати більший компресор на меншій турбінної частини без виникнення ефекту Surge. Нижче наведено порівняння двох компресорних карт: зі звичайним компресорним хаузінгом і з вбудованими обвідними каналами:

Зображення

Видно, що є досить значна область карти червоного кольору, яка є робочою для турбіни з портірованний компресорним хаузінгом, але при цьому знаходиться лівіше кордону Surge карти синього кольору, відповідної звичайному хаузінгу.

Як це виглядає в реальному житті? Нижче наведено фото двох турбін 30й серії, перша 3071 без "Ported Shroud", друга 3076 із заводським "Ported Shroud"

Зображення

Зображення


Так само буває можливість доопрацювання заводського компресорного хаузінга під "Ported Shroud", якщо з заводу він не був виготовлений. Наприклад у випадку GT3582R це виглядає так:

Зображення


Подивимося ще раз на нашу компресорну карту і розглянемо останні три складових:
"Гранична межа ефективності", "Зони ефективності компресора" і "Швидкість обертання турбіни"

Зображення


Гранична межа ефективності компресора

Як лінія Surge обмежує карту ліворуч, так межа ефективності обмежує її справа. Garrett на своїх картах вказує область роботи компресора до 60-58% ефективності. Все, що знаходиться правіше цієї межі, буде мати ефективність нижче 58% і використання компресора в цій області втрачає сенс. За цією межею починається невиправдано великий нагрів стисливого компресором повітря, а швидкість обертання турбіни виходить за допустимі виробником значення.

Зони ефективності компресора

Ми бачимо концентричні замкнуті лінії, що розходяться з центральної області карти. Біля кожної такої лінії підписано значення ефективності компресора всередині області окресленої цією лінією. Найменша область в центральній частині відповідає максимально можливої ефективності компресора. У міру віддалення від центру ми будемо потрапляти в області все меншою і меншою ефективності поки не упремося або в межа за Surge зліва, або в межа по продуктивності справа.

Швидкість обертання турбіни

Лінії, позначені на карті як "швидкість обертання турбіни", показують з якою швидкістю буде обертатися вал турбіни в цій галузі. Значення виражаються в обертах вала за хвилину часу. Із зростанням швидкості обертання турбіни у нас збільшується тиск і / або витрата повітря через компресор. Як видно, ці лінії починають сходитися в області межі зони ефективності і, як вже було сказано вище, за межами цієї області швидкість обертання турбіни швидко збільшується за межі допустимого.

На цьому ми закінчуємо розгляд компресорної карти і тепер, розуміючи що на ній зображено, у наступному розділі ми перейдемо до вивчення процесу підбору турбіни під конкретний мотор.

---


По матеріалам Garrett TurboTech.
Переклад і адаптація Oleg Coupe (TurboGarage)
При використанні матеріалів - посилання на джерело обов'язкове

Русская версия тут:

_________________
MSI 3000GT VR4 700HP

Зображення
麻生-モータースポーツ


Догори
 Профіль E-mail  
 
 Тема повідомлення: Re: ОСНОВИ ТУРБОНАДУВУ
Нове повідомленняДодано: 26 листопада 2010, 14:48 
Офлайн
хондавод
Аватар користувача

З нами з: 29 жовтня 2006, 10:47
Повідомлення: 56
Звідки: Львов
Супер, мозг стал больше реально :)

_________________
Honda Civic Coupe D15B7
http://www.underground.lviv.ua


Догори
 Профіль E-mail  
 
 Тема повідомлення: Re: ОСНОВИ ТУРБОНАДУВУ
Нове повідомленняДодано: 29 листопада 2010, 13:34 
Офлайн
фотограф
Аватар користувача

З нами з: 20 квітня 2008, 20:04
Повідомлення: 22
Звідки: Львів,Сихів
Dimon +1
кульна тема ...

спасибі Andre 8)


Догори
 Профіль  
 
 Тема повідомлення: Re: ОСНОВИ ТУРБОНАДУВУ
Нове повідомленняДодано: 29 листопада 2010, 15:49 
Офлайн
зяклятий субаріст
Аватар користувача

З нами з: 18 березня 2008, 02:20
Повідомлення: 37
О! Я теперь гуру.. почти всё понял ;)

_________________
WRX - летит


Догори
 Профіль  
 
 Тема повідомлення: Re: ОСНОВИ ТУРБОНАДУВУ
Нове повідомленняДодано: 13 грудня 2010, 18:43 
Офлайн
Mazdaвод
Аватар користувача

З нами з: 22 грудня 2007, 18:13
Повідомлення: 30
Звідки: Lvov
+1 Реально интересно и полезно!!!
Давай продолжение

_________________
Racing is a passion and a lifestyle


Догори
 Профіль E-mail  
 
 Тема повідомлення: Re: ОСНОВИ ТУРБОНАДУВУ
Нове повідомленняДодано: 12 лютого 2011, 17:49 
Офлайн
зяклятий субаріст
Аватар користувача

З нами з: 21 листопада 2006, 19:58
Повідомлення: 79
Звідки: Львів
+1 взнав шо таке антисьорч

_________________
402m - 12,5c / 178 км/год.


Догори
 Профіль E-mail  
 
 Тема повідомлення: Re: ОСНОВИ ТУРБОНАДУВУ
Нове повідомленняДодано: 12 лютого 2011, 18:05 
Офлайн
пачотний ветеран
Аватар користувача

З нами з: 21 лютого 2007, 01:58
Повідомлення: 173
Звідки: Dortmund / Чернигов
интересная + полезная статейка

_________________
Nissan Skyline GT-R 34
---------------------------------
powered by ASO-motorsport


Догори
 Профіль  
 
 Тема повідомлення: Re: ОСНОВИ ТУРБОНАДУВУ
Нове повідомленняДодано: 16 лютого 2011, 21:25 
Офлайн
3000GT Mafia
Аватар користувача

З нами з: 05 грудня 2007, 11:24
Повідомлення: 158
Звідки: Львів/Київ
Цікава стаття.

_________________
MITSUBISHI 3000GT SL


Догори
 Профіль E-mail  
 
Відображати повідомлення за:  Сортувати за  
Створити нову тему Відповісти  [ 8 повідомлень ]  Перейти до першого непрочитаного повідомлення

Часовий пояс UTC + 2 годин [ DST ]


Хто зараз онлайн

Зараз переглядають цей форум: Немає зареєстрованих користувачів і 1 гість


Ви не можете створювати нові теми у цьому форумі
Ви не можете відповідати на теми у цьому форумі
Ви не можете редагувати ваші повідомлення у цьому форумі
Ви не можете видаляти ваші повідомлення у цьому форумі
Ви не можете додавати файли у цьому форумі

Знайти:
Вперед:  
cron
ASO motorsport © copyright 2000-2015